[发明专利]脉宽调制电路的畸变补偿

说明书

本发明涉及脉宽调制(PWM)电路，尤其涉及提供畸变补偿的PWM电路。

PWM声频放大电路呈现由非线性电特性引起的畸变，这可能出现在PWM控制/定时器逻辑电路与负载(扬声器)之间的PWM电路中。放大器中的畸变是由PWM电路的驱动器(例如场效应晶体管驱动器)的通/断特性引起的。在FET桥式驱动器和自举电路的高低两侧因不同电特性也会引起畸变。不希望的畸变会影响PWM电路的输出信号的清晰度，因此，现在需要一种能对PWM电路提供畸变补偿的电路，以便降低PWM放大器中的总畸变量。

本发明的一个目的是提供一种改进的脉宽调制(PWM)放大器，该放大器响应一个可变输入信号以提供一个畸变补偿的可变输入信号。该PWM放大器包括一个控制器，采样可变输入信号使之变成多个离散脉宽信号。该控制器包括一个转换装置，将多个离散脉号中的每一个与该查询表中的多个离散脉宽信号之一相匹配，以产生畸变补偿脉宽调制信号。

图1示出根据本发明的PWM声频电路的方框图。

图2示出在声频频带内有补偿的和无补偿的输出信号的畸变百分率和根据本发明的输出信号的幅度的曲线图。

图3、5和7示出根据本发明的按不同标度表示的未补偿的输出信号相对于脉宽的变化曲线图。

图4、6和8示出根据本发明的按不同标度表示的有补偿的输出信号相对于脉宽的变化曲线图。

图9示出根据本发明的无线电设备的方框图。

图10示出根据本发明产生所用的一组信号的脉宽波形。

尽管本说明书的内容已由权利要求书概括了，该权利要求书限定了具有新颖性的本发明的特征，但可以相信，结合附图阅读以下描述能更好地理解本发明。

参照图1，图中示出根据本发明的脉宽调制放大器系统(100)的方框图。放大器100包括诸如微处理器或微控制器之类的控制装置。控制器102最好还包括一个内置的存储器部分。该控制器的存储器部分最好包括RAM、EEPROM和PROM部分。在优选实施例中，诸如输入端子112之类的输入装置接收例如模拟声频信号之类的输入信号。该声频信号通过电容器108容性耦合到由电阻器104和106组成的分压器电路，再将该输入信号提供给控制器102。

控制器102利用一个取样装置，例如一个其内置的模/数(A/D)转换器部分将输入信号112转换成为8比特数字字。控制器102可用Motorola公司制造的M68HC11K4微控制器或其它市售的相似的具有内置的存储器A/D转换和输入/输出能力的控制器。控制器102响应8比特数字字，产生一组数字信号114信号158和160，以再造模拟信号112。下文将讨论如何根据本发明对这些信号进行补偿。逻辑“异或”门156将信号158和160组合成PWM信号126，因此优选实施例中控制器102具有PWM部分，能产生取样周期为中心的脉冲(下文将参照图10详细讨论)。信号114起极性控制的作用，促使桥式电路的右侧接到电源电压(Vdd)或接到地电位。

信号114和126随后分别传送到驱动器电路116和148。在优选实施例中，线路驱动器116和148为并联的多个MC14049逻辑信号驱动器。驱动器电路116和148用于向桥式电路提供额外的电流驱动能力，而这是控制器102或“异或”门156不可能提供的。

在优选实施例中，该桥式电路由多个N沟道场效应晶体管(FET)142-146、118、122和128组成。桥式电路的每一侧由驱动信号120和124中的一个来驱动。虽然所示的桥式电路全都使用N沟道FET，但也可使用几种不同的设计方案，包括使用P沟道FET或N和P沟道FET的组合。负载端子138和140分别耦联到桥式电路的每一侧。虽然在典型的实施例中电阻负载136是一个扬声器，但在图1示出串联在负载端子138和140之间的负载是一个电阻负载136。电容器132耦合在负载端子138和140之间并与扬声器136相并联。电感器130最好串联地设置在负载端子140与桥式电路的一侧之间。

参照图2，图中示出在有补偿和无补偿的情况下放大器100的畸变示意图。曲线202示出跨在负载端子138和140上的补偿输出信号电压的幅度(单位为伏特)，曲线204示出未使用本发明的补偿方案的声频放大器100的畸变百分率，曲线206示出使用本发明的补偿方案时跨在负载端子138和140上的畸变百分率。